Foto: Katherine Stellingová, Oregonská státní univerzita / Tiskový zdrojPlátek z antarktického ledového jádra. Vědci studují chemikálie uvězněné ve starém ledu, aby se dozvěděli o minulém klimatu.
Podle recenzovaného článku AAAS, publikovaného v Eureka Alert, je dnešní rychlost nárůstu atmosférického oxidu uhličitého 10krát rychlejší než v kterémkoli jiném bodě za posledních 50 000 let, zjistili vědci pomocí podrobné chemické analýzy starověkého antarktického ledu.
Zjištění, která byla zveřejněna v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences, poskytují důležité nové pochopení období náhlých změn klimatu v minulosti Země a nabízejí nový pohled na potenciální dopady změny klimatu dnes.
„Studium minulosti nás učí, jak je dnešek jiný. Rychlost změny CO2 je dnes skutečně bezprecedentní,“ řekla Kathleen Wendtová, odborná asistentka na Vysoké škole Země, Oceánské a atmosférické vědy Oregonské státní univerzity a hlavní autorka studie.
Oxid uhličitý, neboli CO2, je skleníkový plyn, který se přirozeně vyskytuje v atmosféře. Když se oxid uhličitý dostane do atmosféry, přispívá k oteplování klimatu v důsledku skleníkového efektu. V minulosti hladiny kolísaly v důsledku cyklů doby ledové a dalších přírodních příčin, ale dnes rostou kvůli lidským emisím.
Led, který se v Antarktidě vytvořil během stovek tisíc let, zahrnuje starověké atmosférické plyny zachycené ve vzduchových bublinách. Vědci používají vzorky tohoto ledu, získané vrtáním jader až do hloubky 3,2 kilometrů, k analýze stopových chemikálií a vytváření záznamů o minulém klimatu
Předchozí výzkum ukázal, že během poslední doby ledové, která skončila asi před 10 000 lety, bylo několik období, kdy se zdálo, že hladiny oxidu uhličitého vyskočily mnohem výše, než je průměr. Ale tato měření nebyla dostatečně podrobná, aby odhalila plnou povahu rychlých změn, což omezuje schopnost vědců porozumět tomu, co se děje, řekla Wendtová.
„Pravděpodobně byste nečekali, že to uvidíte u mrtvých z poslední doby ledové,“ řekla. „Náš zájem však vzbudil a chtěli jsme se vrátit do těchto období a provést měření podrobněji, abychom zjistili, co se děje.“
Wendtová a kolegové pomocí vzorků z ledového jádra Západní Antarktidy Ice Sheet Divide zkoumali, co se během těchto období dělo. Identifikovali vzorec, který ukázal, že k těmto skokům v oxidu uhličitém došlo vedle chladných intervalů v severním Atlantiku známých jako Heinrichovy události, které jsou spojeny s náhlými změnami klimatu po celém světě.
„Tyto Heinrichovy události jsou skutečně pozoruhodné,“ řekl Christo Buizert, docent na Vysoké škole Země,Oceánské a atmosférické vědy Oregonské státní univerzity a spoluautor studie. „Myslíme si, že jsou způsobeny dramatickým kolapsem severoamerického ledového příkrovu. To dává do pohybu řetězovou reakci, která zahrnuje změny v tropických monzunech, západních větrech na jižní polokouli a těchto velkých říháních CO2 vycházejících z oceánů.
Během největšího přirozeného vzestupu se oxid uhličitý za 55 let zvýšil asi o 14 ppm. A ke skokům docházelo zhruba jednou za 7 000 let. Při dnešním tempu trvá tento nárůst pouze 5 až 6 let.
Důkazy naznačují, že během minulých období přirozeného nárůstu oxidu uhličitého zesílily také západní větry, které hrají důležitou roli v cirkulaci hlubokých oceánů, což vedlo k rychlému uvolňování CO2 z jižního oceánu.
Jiné výzkumy naznačily, že tyto západní oblasti v průběhu příštího století v důsledku klimatických změn posílí. Nová zjištění naznačují, že pokud k tomu dojde, sníží se schopnost jižního oceánu absorbovat oxid uhličitý vytvořený člověkem, poznamenali vědci.
„Spoléháme na to, že jižní oceán pohltí část oxidu uhličitého, který vypouštíme, ale rychle sílící jižní větry oslabují jeho schopnost to udělat,“ řekla Wendtová.
*Mezi další spoluautory patří Ed Brook, Kyle Niezgoda a Michael Kalk ze státu Oregon; Christoph Nehrbass-Ahles z univerzity v Bernu ve Švýcarsku a Národní fyzikální laboratoře ve Spojeném království; Thomas Stocker, Jochen Schmitt a Hubertus Fischer z univerzity v Bernu; Laurie Menviel z University of New South Wales v Austrálii; James Rae z University of St. Andrews ve Spojeném království; Juan Muglia z Argentiny; David Ferreira z University of Reading ve Spojeném království a Shaun Marcot z University of Wisconsin-Madison.
Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikovaná v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences: DOI10.1073/pnas.2319652121.
Podle recenzované studie publikované v odborném časopise Science, vědci našli neuvěřitelných 2 305 miliard tun uhlíku uloženého jako SIC v horních dvou metrech půdy po celém světě, což je více než pětinásobek uhlíku nalezeného v celé světové vegetaci dohromady. Tato skrytá zásobárna půdního uhlíku by mohla být klíčem k pochopení toho, jak se uhlík pohybuje po celém světě.
Půdní uhlík se obvykle vztahuje pouze na složku organické hmoty půdy, známou jako půdní organický uhlík (SOC). Půdní uhlík má však také anorganickou složku, známou jako půdní anorganický uhlík (SIC). Pevný SIC, často uhličitan vápenatý, má tendenci se více hromadit v suchých oblastech s neúrodnou půdou, což mnohé vedlo k přesvědčení, že to není důležité.
Vědci pod vedením profesora HUANG Yuanyuana z Ústavu geografických věd a výzkumu přírodních zdrojů Čínské akademie věd (CAS) a profesora ZHANG Ganlina z Ústavu půdních věd CAS společně se spolupracovníky vyčíslili globální zásoby SIC, čímž tento dlouho zastávaný názor zpochybnili.
„Ale jde o to: Tato obrovská zásobárna uhlíku je zranitelná vůči změnám v prostředí, zejména okyselení půdy. Kyseliny rozpouštějí uhličitan vápenatý a odstraňují ho buď jako plynný oxid uhličitý, nebo přímo do vody,“ řekl profesor HUANG.
Foto: ZHANG GANLIN/Zdroj z tiskové zprávy vázaný k tomuto článkuHORNÍ SOLUM (MOLLIC EPIPEDON) MÁ TMAVOU BARVU KVŮLI SILNÉ AKUMULACI ORGANICKÉ HMOTY, ZATÍMCO SPODNÍ SOLUM (VÁPENATÝ HORIZONT) JE BĚLAVÝ KVŮLI PŘÍTOMNOSTI UHLIČITANU VÁPENATÉHO. TYP PŮDY JE CALCIC MOLLI-USTIC CAMBOSOLS PODLE ČÍNSKÉ PŮDNÍ TAXONOMIE.
„Mnoho regionů v zemích jako Čína a Indie zažívá okyselování půdy v důsledku průmyslových aktivit a intenzivního zemědělství. Bez nápravných opatření a lepších půdních postupů bude svět pravděpodobně čelit narušení SIC v příštích třiceti letech,“ dodala.
Poruchy SIC nahromaděné během historie Země mají hluboký dopad na zdraví půdy. Toto narušení ohrožuje schopnost půdy neutralizovat kyselost, regulovat hladinu živin, podporovat růst rostlin a stabilizovat organický uhlík. SIC v podstatě hraje kritickou dvojí roli při ukládání uhlíku a podpoře funkcí ekosystému, které na něm závisí.
Výzkumníci odhalili, že každý rok se z půdy do vnitrozemských vod ztratí přibližně 1,13 miliardy tun anorganického uhlíku. Tato ztráta má hluboké, ale často přehlížené důsledky pro transport uhlíku mezi pevninou, atmosférou, sladkou vodou a oceánem.
Zatímco společnost uznala důležitost půdy jako základní součásti přírodních řešení v boji proti změně klimatu, velká část pozornosti byla věnována SOC. Nyní je jasné, že anorganický uhlík si zaslouží stejnou pozornost.
Tato studie zdůrazňuje naléhavost začlenění anorganického uhlíku do strategií zmírňování změny klimatu jako další páky pro udržení a posílení sekvestrace uhlíku. Mezinárodní programy, jako je „iniciativa 4 promile“, jejímž cílem je zvýšit (většinou) SOC o 0,4 % ročně, by také měly zvážit zásadní roli anorganického uhlíku při dosahování cílů udržitelného hospodaření s půdou a zmírňování klimatu.
Rozšířením chápání dynamiky uhlíku v půdě tak, aby zahrnovala organický i anorganický uhlík, vědci doufají, že vyvinou účinnější strategie pro udržení zdraví půdy, zlepšení ekosystémových služeb a zmírnění změny klimatu.
Foto: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory
Ve snaze zmírnit oteplování klimatu způsobené člověkem se vědci zaměřují na způsoby, jak odstranit oxid uhličitý z atmosféry. Jeden z nových způsobů, jak toho dosáhnout, právě oznámili vědci z Brookhaven National Laboratory (BNL) a Columbia University (CU).
Vědci se proto snaží najít způsoby, jak ho z atmosféry dostat v naději, že to pomůže zpomalit, nebo dokonce zvrátit nebezpečný trend oteplování planety.
Zatímco přeměna CO2 na nanovlákna byla vyzkoušena již dříve, proces vyžadoval výjimečně vysoké teploty přesahující 1000 °C. Výzkumníci BNL a CU tento požadavek obešli rozdělením procesu konverze do několika fází pomocí různých procesů.“Pokud rozdělíte reakci do několika dílčích reakčních kroků, můžete zvážit použití různých druhů vstupu energie a katalyzátorů, aby každá část reakce fungovala,“ řekl hlavní autor studie Zhenhua Xie.Nejprve vědci použili elektrokatalyzátor palladia na uhlíku, který po zavedení elektrického proudu štěpil směs CO2 a vody na oxid uhelnatý (CO) a vodík (H2).
Poté se obrátili na termokatalyzátor vyrobený ze slitiny železa a kobaltu. To jim umožnilo roztočit CO z prvního stupně do uhlíkových nanovláken při teplotě pouhých 400 ° C (asi 452 ° F), což je podle nich mnohem dosažitelnější úroveň tepla pro použití v průmyslovém měřítku. „Propojením elektrokatalýzy a termokatalýzy využíváme tento tandemový proces k dosažení věcí, kterých nelze dosáhnout ani jedním procesem samotným,“ řekl Jingguang Chen z CU, který vedl výzkum.A co víc, když se uhlíková nanovlákna tvořila, odsunula katalyzátor z povrchu, což umožnilo jeho zachycení a opětovné použití.
Foto: Národní laboratoř Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Kolumbijská univerzitaFoto: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory
Pokud jde o opětovné použití, vědci také říkají, že vodík vyrobený v první fázi by mohl být navíc zachycen a znovu použit jako zdroj paliva. „Pro praktické aplikace jsou oba opravdu důležité – analýza stopy CO2 a recyklovatelnost katalyzátoru,“ řekl Chen. „Naše technické výsledky a tyto další analýzy ukazují, že tato tandemová strategie otevírá dveře pro dekarbonizaci CO2 na hodnotné pevné uhlíkové produkty při výrobě obnovitelného H2.“Protože jsou velmi silná, vědci říkají, že uhlíková nanovlákna by mohla mít řadu aplikací, zejména jako zpevňovač betonu.“Uhlíková nanovlákna můžete vložit do cementu, abyste cement zpevnili,“ řekl Chen. „To by uzamklo uhlík v betonu alespoň na 50 let, potenciálně déle.“ Do té doby by se svět měl posunout primárně k obnovitelným zdrojům energie, které nevypouštějí uhlík.“
Podle IFL Science existuje mnoho lidových léků proti nadměrnému pití alkoholu, ale bohužel většinou při testování selhávají. To je v pořádku, když si dáte o jedno pivo víc, méně už, když čelíte smrtelné otravě alkoholem. Nová studie však ukazuje, že kontrolovaným těžkým dýcháním můžete dosáhnout překvapivých výsledků.
Odhaduje se, že každý rok zemřou 3 miliony lidí na následky užívání alkoholu. V mnoha případech to souvisí s dlouhodobou nadměrnou konzumací, ale u některých je to důsledek extrémního flámu v době, kdy nebyla dostupná nemocnice.
Doktor Joseph Fisher z kanadské University Health Network poznamenal, že jakmile se etanol dostane do krevního oběhu, z 90 procent se odbourá tím, že se metabolizuje v játrech, což je orgán, který nelze uspěchat. Kromě dialýzy je v současné době jediné, co lze pro člověka s nebezpečně vysokou hladinou alkoholu v krvi udělat, léčba příznaků, například zajištění dostatečného přísunu kyslíku do mozku.
V časopise Scientific Reports tým odhalil, že tento nápad může fungovat, ale je k tomu potřeba určitá pomoc. „Nemůžete jen tak hyperventilovat, protože za minutu nebo dvě by se vám zatočila hlava a omdleli byste,“ upozornil Fisher ve svém prohlášení.
Přes všechny škody, které oxid uhličitý v atmosféře způsobuje, hraje v krevním řečišti zásadní roli a příliš rychlé dýchání ho spolu s etanolem vylučuje. Pokud mravenčení v končetinách a závratě nezastaví nadměrné dýchání, přijdou mdloby.
Dr. Fisher a jeho tým vytvořili zařízení, které zachycuje část vyloučeného CO2 a při nádechu jej vrací zpět do těla, čímž udržuje optimální hladinu tohoto plynu v krevním řečišti, zatímco alkohol je postupně vylučován. „Je to velmi jednoduché, technologicky nenáročné zařízení, které by se dalo vyrobit kdekoli na světě: není zapotřebí žádná elektronika, žádné počítače ani filtry,“ řekl Dr. Fisher . „Je téměř nevysvětlitelné, proč jsme to nezkusili už před desítkami let.“
Zatím je skupina vzorků týmu omezena na pět zdravých mužů s koncentrací alkoholu v krvi kolem 0,1 procenta; je nepravděpodobné, že by byli nebezpeční, pokud nesedí za volantem auta nebo neobsluhují stroje. Jak dobře by to fungovalo v klinickém prostředí, se teprve ukáže, protože lidé opilí natolik, že by mohli být nebezpeční, by nemuseli dodržovat pokyny. Nicméně ti, kteří se zúčastnili studie, dokázali zvýšit eliminaci etanolu třikrát. Účastníci považovali tento proces za nudný, ale ne nepříjemný. Když už nic jiného, mohl by být Fisherův přístroj užitečný pro ty, kteří potřebují vystřízlivět.
Udržet kontrolu nad termostatem naší planety se v těchto dnech ukazuje jako složité, píše TechXplore. Teploty pomalu rostou a nečinnost se ukazuje jako drahá, protože se neohrabaně potápíme vstříc čistší budoucnosti.
Ukazuje se, že některá průmyslová odvětví se tvrdošíjně obtížně dekarbonizují a pravděpodobně nedosáhneme klíčového cíle oteplení o 1,5 °C. Jedna odpověď: velké stroje, které vysávají CO 2 ze vzduchu, známé také jako přímé zachycování vzduchu.
Tyto doslovné „mrakodrapy“ pocházejí z něčeho jako realistické sci-fi a působí jako masivní průmyslové vysavače. Odstraňují CO 2 ze vzduchu a ukládají jej na bezpečném místě po dobu nejméně 1000 let. S těmito stroji jsou však různé problémy, a proto mohou být nejvhodnější pro ropné plošiny.
Problémy jsou trojí. I kdyby byly zavedeny v mnohem větším měřítku, jsou stále drahé, hlučné a bolí je oči, což znamená, že je nelze postavit tam, kde žijí lidé.
Aby tyto stroje fungovaly co nejlépe, měly by být v ideálním případě poháněny obnovitelnou energií, a proto byla větrná energie schválena předními vědci jako dokonalé spojení pro přímé zachycování vzduchu.
Na souši mají větrné turbíny velikosti výškových budov své kritiky. Ale na moři nejsou žádní místní, kteří by se museli obtěžovat, a turbíny mohou produkovat více energie, protože dodávky větru jsou konzistentnější.
Existuje také množství míst pod mořem, kde se těžila ropa a plyn a kde lze nyní skladovat CO 2 .
Využijte opuštěné ropné plošiny
Umístění praček CO 2 na opuštěné ropné plošiny a jejich odeslání na moře by nám umožnilo využít toho. Poskytlo by to také způsob, jak se vypořádat s desítkami opuštěných ropných plošin, které pro průmysl představují vážný problém, protože jejich vyřazení z provozu je nákladné. Jen samotné zařízení Spojeného království by mohlo stát odhadem 24 miliard liber.
Mezinárodní úmluva známá jako Ospar také nařizuje, že takové plošiny nemohou zůstat v moři a musí být odstraněny. To je v rozporu s politikou Spojeného království na ochranu mořského života, protože nohy vrtné plošiny mohou fungovat jako umělé útesy vytvářející nová mořská stanoviště.
Peníze daňových poplatníků, které by byly vynaloženy na vyřazení z provozu, by mohly být místo toho přesměrovány na dovybavení velkých vrtných souprav se schopností vysávat CO 2 ze vzduchu. Potrubí mezi stroji na čištění vzduchu a zásobníky uhlíku může být neúměrně drahé, ale v tomto scénáři by bylo levnější, protože většina potrubí již existuje.
Soupravy mají schopnost ukládat CO 2 pomocí palubního zařízení, které se dříve používalo k těžbě ropy a zemního plynu, s tím rozdílem, že by s malými úpravami fungovalo obráceně.
Prozatím by byly výnosy skromné. Na základě množství uhlíku, které by tyto stroje typicky zachytily asi 1 milion tun CO 2 ročně vyžaduje stroje pokrývající půl kilometru čtverečního, by velká ropná plošina mohla zachytit kolem 65 000 tun CO 2 ročně.
To samozřejmě není v globálním měřítku mnoho. Jen Spojené království ročně vypouští 332 milionů tun. Ale všechny možnosti stojí za vyzkoušení a je to technologie, u které můžeme očekávat, že se v příštích letech zlepší.
Může být také možné extrahovat CO 2 přímo z oceánů. Nedávný výzkum Massachusettského technologického institutu naznačuje, že by to bylo ve skutečnosti mnohem efektivnější. Uhlík je 100krát koncentrovanější v mořské vodě než na obloze a tento přístup by nakonec mohl začít zvrátit acidifikaci našich oceánů.
Zařízení, která lze na požádání přemístit na jiná místa, by byly perfektními kandidáty, protože stejná zařízení by mohla ukládat CO 2 na mnoha různých místech pod mořem. Tato místa zahrnují prázdné zásobníky zemního plynu a podzemní řeky a právě tato flexibilita by mohla konečně vyřešit přetrvávající patovou situaci mezi úmluvou Ospar a vládou Spojeného království.
Průmysl je stále příliš malý na to, aby dokázal zajistit odstraňování uhlíku v požadovaném měřítku. To je způsobeno nedostatkem investic a velmi minimální přítomností na trhu.
Ale stejně jako vakcíny proti COVID rychle dozrály kvůli absolutní nutnosti globální pandemie, nyní také potřebujeme značné masové investice k vytvoření vlastního trhu, který nám umožní odstranit uhlík. Americká společnost Frontier, podporovaná technologickými giganty, poskytuje 925 milionů USD (738 milionů liber), aby stimulovala existenci takového trhu.
Bohužel i to představuje pouze mezi 0,1 % a 1 % celkových finančních prostředků požadovaných každý rok až do roku 2050. Je to proto, že i v optimistickém scénáři, kdy obnovitelné zdroje rostou a globální emise se snižují, stále budeme muset odstranit 10 miliard tun uhlíku, aby se kompenzovala skutečnost, že průmyslová odvětví, jako je ocel a cement, se notoricky obtížně dekarbonizují.
Microsoft, Stripe a Shopify jsou oficiálně prvními společnostmi na světě, které platí za filtrování emisí oxidu uhličitého z ovzduší, ukládání těchto emisí pod zem a ověřování této služby třetí stranou. Společnost Climeworks, která se zabývá klimatickými technologiemi, oznámila, že tuto službu dokončila jako první a její ověření odstraňování oxidu uhličitého třetí stranou je pro rozvíjející se odvětví, napsal server Verge;.
V roce 2021 společnost Climeworks otevřela největší zařízení na světě na přímé zachycování emisí do ovzduší (DAC) s názvem Orca, které v podstatě filtruje oxid uhličitý z okolního vzduchu. Tento zachycený uhlík by pak měl být trvale zachycen v čedičových skalních útvarech, díky čemuž se tento skleníkový plyn nebude udržovat v naší atmosféře a ohřívat planetu.
Tato technologie tak trochu napodobuje to, co dělají lesy a stromy, když přirozeně přijímají a ukládají oxid uhličitý, což je proces, který se společnosti již léta snaží využít jako způsob, jak „kompenzovat“ své emise oxidu uhličitého. Lesní kompenzace však v minulosti nevedly k žádnému reálnému snížení emisí skleníkových plynů. Tento problém s kontrolou kvality činí ověřování odstraňování uhlíku z nových zařízení pro přímé zachycování emisí do ovzduší klíčovým.
Tento problém s kontrolou kvality činí ověřování odstraňování uhlíku z nových zařízení pro přímé zachycování emisí do ovzduší klíčovým.
„Všichni jsme četli o trhu s uhlíkovými kompenzacemi a o jeho otřesech,“ říká Julie Gosalvezová, marketingová ředitelka společnosti Climeworks. „Spoléháme na lidi, kteří věří, že tato zařízení [DAC] stavíme, efektivně provozujeme a poskytujeme služby. A nyní to není o tom, že my říkáme, že to děláme, ale o tom, že máme ověření třetí stranou.“
Auditorská společnost DNV certifikovala odstraňování uhlíku pro společnost Climeworks po několikaletém úsilí o vypracování kritérií. Jelikož se jedná o první projekt v tomto odvětví, musela vypracovat metodiku pro kontrolu toho, kolik oxidu uhličitého bylo z atmosféry odstraněno, přepraveno a trvale uloženo. Tato metodika je nyní veřejně dostupná a bude se používat k ověřování budoucích „dávek“ CO2, které byly zachyceny a uloženy pro zákazníky.
Společnost Climeworks odmítla sdělit, kolik zachyceného CO2 bylo v této první dávce, s odkazem na dohody o důvěrnosti, které má se svými zákazníky. Například společnost Microsoft se v roce 2020 zavázala, že nakonec zachytí všechny své historické emise. Podle nejnovější zprávy o udržitelnosti životního prostředí má společnost smlouvy na odstranění nejméně 2,5 milionu tun CO2 (asi 18 % svých celkových emisí ve fiskálním roce 2021). To zahrnuje lesnické projekty a přímé zachycování emisí do ovzduší.
Vody jižního oceánu pohltily velkou část přebytečného tepla a uhlíku generovaného lidstvem
Joellen Russellová nebyla připravena na desetimetrové vlny, které bušily do její výzkumné lodi během expedice na jih od Nového Zélandu. „Připadalo mi to, jako by loď byla rozdrcena pokaždé, když jsme narazili do hory vody,“ vzpomíná Russellivá, oceánská modelářka z Arizonské Univerzity v Tucsonu. V jednu chvíli ji málem přenesla přes palubu zlotřilá vlna, napsal server Nature.
Co ji ale opravdu vyděsilo, byl proud dat ze senzorů analyzujících mořskou vodu. Jak se loď nakláněla a sténala, uvědomila si, že povrch oceánu má nízký obsah kyslíku, vysoký obsah uhlíku a extrémně je kyselý – překvapivé známky toho, že je voda bohatá na živiny, která se obvykle nachází v hlubinách moře, nyní dosáhla povrchu. Jak se ukázalo, Russellová plula na vlnách prastaré vody, která nebyla po staletí vystavena atmosféře.
Ačkoli to bylo kontroverzní, když se s tím v roce 1994 setkala, je nyní tento mohutný vzestup uznáván jako charakteristický znak Jižního oceánu. Tajemné zvíře, které víří kolem Antarktidy a je poháněno nejsilnějšími trvalými větry na světě. Jižní oceán absorbuje velké množství oxidu uhličitého a tepla z atmosféry, což zpomalilo rychlost globálního oteplování. A jeho silné proudy pohánějí velkou část globálního oceánského oběhu.
Nepřátelské podmínky držely oceánografy na uzdě po celá desetiletí, ale nyní probíhá nová éra vědy. Výzkumníci z celého světa se sjíždějí do regionu s plováky, kotvišti, loděmi, kluzáky, satelity, počítačovými modely a dokonce i těsněními vybavenými senzory. Cílem je zaplnit obrovské mezery v datech a posílit porozumění tomu, jak funguje jižní oceán a globální klima. To by mohlo být klíčem ke zlepšení předpovědí, jak rychle se svět oteplí, jak dlouho přežije antarktický ledový příkrov a jak rychle poroste hladina moří.
„Bylo úžasné vidět tuto explozi informací,“ říká Arnold Gordon, oceánograf z Lamont-Doherty, Zemské Observatoře v Palisades v New Yorku, který vedl některé z prvních průzkumů Jižního oceánu v 60. letech. „Nové technologie nám umožňují přístup do těchto odlehlých oblastí a jsme mnohem méně závislí na řízení lodi přes mořský led.“
Již počáteční údaje z řady oceánských plováků naznačují, že stoupající vody by mohly omezovat množství CO2, které jižní oceán ročně absorbuje. To vyvolává nové otázky o tom, jak účinné budou tyto vody jako brzda globálního oteplování v příštích desetiletích.
„Jižní oceán nám v současné době dělá velkou klimatickou laskavost, ale není to nutně tak, že v tom bude pokračovat i v budoucnu,“ říká Michael Meredith, oceánograf z British Antarctic Survey v Cambridge ve Spojeném království. Meredith vede řadu expedic během příštích pěti let, které mají pomoci zdokumentovat příjem tepla a uhlíku. „Je to opravdu klíčové místo pro studium těchto věcí.“
Sledování uhlíku
Záhady jižního oceánu lákaly průzkumníky po staletí, ale díky jedinečné geografii regionu je to nebezpečné místo pro lodě. Neexistují žádné pevniny, které by zkrotily větry a vlny, které se ohánějí kolem planety na 60° j. š. A led obklopující Antarktidu je proslulý tím, že pohlcuje svéhlavá plavidla, včetně Endurance Ernesta Shackletona z roku 1915.
Vědci si teprve v 80. letech 20. století začali uvědomovat, jak důležitý je region pro kontrolu globálního klimatu, když se několik skupin snažilo vysvětlit, co způsobilo, že koncentrace CO 2 v atmosféře během poslední doby ledové klesly asi o jednu třetinu a později vzrostly. Oceánograf Jorge Sarmiento z Princetonské univerzity v New Jersey si uvědomil, že změny v cirkulaci a biologii v jižním oceánu mohou pomoci ochladit a zahřát planetu.
O tři desetiletí později vede Sarmiento úsilí o shromáždění prvních dat v reálném čase o chemických a biologických procesech, které řídí uhlík v jižním oceánu. Projekt SOCCOM (South Ocean Carbon and Climate Observations and Modeling Project) v hodnotě 21 milionů USD již nasadil 51 z plánovaných 200 robotických plováků, které se pohupují nahoru a dolů v horních 2000 metrech jižního oceánu. Na základě globálního pole Argo, které se skládá z více než 3 700 plováků sbírajících údaje o teplotě a slanosti, plováky SOCCOM také měří kyslík, uhlík a živiny.
S novými daty může Sarmiento a jeho tým otestovat své modely a zpřesnit odhady toho, jak se CO2 pohybuje mezi moři a oblohou. Nepřímé důkazy naznačují, že jižní oceán je čistým úložištěm uhlíku a pohltil až 15 % uhlíkových emisí vypouštěných lidstvem od průmyslové revoluce. V některých obdobích roku a na určitých místech v této oblasti však povrchové vody bohaté na uhlík uvolňují CO2 do atmosféry.
Nyní vědci získávají některé ze svých prvních záblesků v téměř reálném čase toho, co se děje v jižním oceánu, zejména v zimě. „Hned na začátku vidíme toky CO2 do atmosféry, které jsou mnohem větší, než jsme předtím odhadovali,“ říká Sarmiento. „Je to prostě revoluční.“
Nepublikovaná analýza je založena na pouhých 13 plovácích, které byly ve vodě alespoň rok, takže nyní je otázkou, zda vyšší emise CO2 během zimy představují větší trendy v celém jižním oceánu.
„Je to docela vzrušující,“ říká Alison Grayová, postdoktorandka z Princetonu, která studii vede. „Znamenalo by to, že potenciálně je v jižním oceánu mnohem slabší uhlíková jímka, než se odhadovalo.“
Náznaky něčeho podobného už byly vidět. V roce 2007 tým vedený Corinne Le Quéré, nyní ředitelkou Tyndall Center for Climate Change Research v Norwichi ve Velké Británii, publikoval v Science 2 studii , která naznačuje, že míra absorpce uhlíku v jižním oceánu se mezi lety 1981 a 2004 snížila. autoři obviňovali změny z větrů, které obklopují antarktický kontinent. Rychlost těchto větrů se během té doby zvýšila, pravděpodobně v důsledku díry ve stratosférické ozónové vrstvě nad Antarktidou a možná v důsledku globálního oteplování. Silnější vítr dokáže lépe vytáhnout hlubokou prastarou vodu, která uvolňuje CO2, když se dostane na povrch. To by způsobilo čisté oslabení uhlíkové jímky.
Pokud by tento trend pokračoval, úroveň atmosférického CO2 by v budoucnu stoupala ještě rychleji. Studie v Science z loňského roku však zjistila, že propad uhlíku začal sílit na počátku 21. století .
Le Quéré říká, že není jasné, zda je tento nárůst absorpce CO2 návratem k normálu nebo odchylkou od dlouhodobého oslabení propadu. Bez ohledu na to, jak říká, je nyní jasné, že jižní oceán může být mnohem nestálejší, než si vědci mysleli.
SOCCOM plováky pravděpodobně pomohou výzkumníkům odpovědět na tyto otázky, ale může trvat roky, než budou moci říci něco konkrétního o trendech. Ani Le Quéré není přesvědčen, že nová síť plováků poskytne dostatek detailů. V článku zveřejněném 4.července zjistila, že modely absorpce uhlíku v jižním oceánu silně závisí na předpokladech o struktuře tamní potravní sítě. Říká, že klimatologové musí zlepšit své chápání typu a načasování květů fytoplanktonu a zooplanktonu, pokud chtějí mít své klimatické projekce správné. „Podle mého názoru je to další hranice,“ říká.
Oteplování vod
Uhlík je pouze částí příběhu v jižním oceánu. Vědci také začínají zjišťovat, co se stane s veškerým teplem, které se tam absorbuje.
Jižní oceán je výchozím bodem pro síť proudů, které přenášejí vodu, teplo a živiny skrz oceánské pánve. Poblíž Antarktidy povrchové vody normálně vychladnou a zhustnou natolik, že klesnou na dno oceánu a vytvářejí propastné proudy, které obepínají mořské dno, když proudí na sever do Pacifiku, Atlantiku a Indického oceánu.
Mnoho z toho, co vědci o těchto proudech vědí, pochází z průzkumů lodí prováděných zhruba každých deset let od počátku 90. let. V roce 2010, když vědci analyzovali data z průzkumů, zjistili výrazný trend oteplování v propastných vodách, které nějakým způsobem absorbovaly asi 10 % přebytečného tepla pocházejícího z globálního oteplování.
Úroveň oteplování v hlubokém oceánu byla překvapením a výzkumníci navrhli několik vysvětlení, která se soustředí na jižní oceán. Jedním z faktorů by mohlo být, že povrchové vody kolem Antarktidy se staly méně slanými, částečně kvůli nárůstu letních srážek nad oceánem. Čerstvější povrchová voda je méně hustá, takže změna by udusila zásobu studené vody klesající na mořské dno, aby napájela spodní proudy. „Hluboká voda se ohřívá, protože se nedostává tolik studené vody,“ říká Gregory Johnson, oceánograf z National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) v Seattlu, Washington, který je spoluautorem analýzy z roku 2010.
Jižní oceán nám v tuto chvíli dělá velkou laskavost, ale není to nutně tak, že bude pokračovat.
Dosud nepublikovaná analýza založená na počátečních datech ze třetího kola průzkumů lodí nachází podobné trendy, ale výzkumníci toužili po častějších měřeních, aby poskytli úplnější obrázek. To by se mohlo stát, pokud by se navrhovaný mezinárodní projekt posunul vpřed. Nazývá se Deep Argo a bude se jednat o řadu plováků, které se pravidelně potápí až na dno oceánu. Johnson je zapojen do amerického konsorcia, které testuje 13 plováků v pánvi u pobřeží Nového Zélandu a dalších devět jižně od Austrálie.
Jiní používají kotviště ke sledování hlubokých vodních toků. Od roku 1999 Gordon udržuje řadu kotvišť ve Weddellově moři, jedné z hlavních oblastí, kde se studené povrchové vody potápějí a vytvářejí mořské spodní proudy. Viděl, že hluboká voda je v některých oblastech méně slaná, ale dlouhodobé trendy nejsou jasné.
„Skutečně jen škrábeme na povrch toho, jak se mění spodní vody a jak to ovlivňuje rozsáhlou globální cirkulaci oceánů,“ říká.
Po okraji
V lednu 2015 křižovali oceánografové na palubě australského ledoborce Aurora Australis u pobřeží Antarktidy, když se jim naskytla jedinečná příležitost. Po trhlině v mořském ledu se jim podařilo dosáhnout okraje ledovce Totten, jednoho z největších odvodňovacích bodů ledového příkrovu východní Antarktidy. Žádná jiná expedice se nedostala do vzdálenosti 50 kilometrů od ledovce.
Tým nasadil plováky a kluzáky do vod kolem a pod ledovcem, který je na předním okraji silný 200 metrů. To, co našli, je šokovalo. Voda na přední straně ledovce byla o 3 °C teplejší než bod mrazu na úpatí ledovce.
„Vždy jsme si mysleli, že Totten je příliš daleko od teplé vody, než aby byl citlivý, ale našli jsme teplou vodu po celém šelfu,“ říká Steve Rintoul, oceánograf z Antarctic Climate and Ecosystems Cooperative Research Center v Hobartu v Austrálii.
Vědci již prokázali, že proudy teplé vody podrývají západní antarktický ledový štít v mnoha oblastech podél poloostrova, kde ledovce zasahují do oceánu. Ale Rintoul říká, že tato expedice poskytla některé z prvních pádných důkazů, že stejné procesy ovlivňují východní Antarktidu, což vyvolává nové otázky ohledně životnosti mamutích ledových příkrovů, které pokrývají kontinent.
Zatím neexistuje jasná odpověď na to, co pohání oteplování těchto blízkopovrchových proudů. Některá vysvětlení se odvolávají na změny ve větrech nad jižním oceánem a vzestup teplých vod. Jiné se zaměřují na čerstvější povrchové vody a expanzi mořského ledu v některých oblastech. Kombinace extra mořského ledu a čerstvějších povrchových vod by mohla vytvořit jakousi čepici na oceánu, která odvádí část teplejší vody směrem k pobřeží.
„Každý vědec, včetně mě, má své oblíbené vysvětlení,“ říká Gordon. „Ale tak věda funguje: čím více pozorujete, tím je to složitější.“
Hledání odpovědí může vyžadovat nábor některých stálých obyvatel Antarktidy. Meredithův tým z British Antarctic Survey plánuje vybavit tuleně Weddellovy senzory, aby zvířata mohla shromažďovat měření vody při hledání potravy pod mořským ledem podél kontinentálního šelfu. Tato zóna má zvláštní význam, protože je to přesně místo, kde studená voda začíná sestupovat do propasti.
„Procesy, které se dějí v této oblasti šelfu, jsou velmi důležité v globálním měřítku, ale jejich měření je velmi obtížné,“ říká Meredith. „Těleni tak nějak překračují tu bariéru.“
Pečeti Weddell jsou jen jednou složkou arzenálu expedice. Tým také pošle autonomní kluzáky pod mořský led na předem naprogramovaných trasách, aby sbíraly údaje o teplotě a slanosti až do hloubek 1000 metrů. Měření provedená z lodí pomohou vyplnit obraz toho, co se děje v této klíčové oblasti kolem Antarktidy – a jak to souvisí se zbytkem globální cirkulace oceánů.
Získání dat je jen poloviční výzvou. Nakonec vědci potřebují zlepšit své modely toho, jak proudy přenášejí teplo, CO 2 a živiny po celém světě. I když jsou vyzbrojeni lepšími měřeními, výsledky naznačují, že modeláři mají co dělat.
Analýza dat z průzkumů lodí naznačuje, že stoupající oceánská voda nestoupá v blízkosti Antarktidy jednoduchým způsobem. Spíše otočí kontinent jeden a půlkrát, než dosáhne povrchu. A Sarmientův tým v Princetonu zjistil, že pouze modely s nejvyšším rozlišením mohou přesně zachytit toto chování. Sarmiento říká, že může chvíli trvat, než modely budou moci simulovat, co se v této oblasti skutečně děje, ale je přesvědčen, že ten den nakonec nastane.
Pro Russella je to, jako by vědci konečně zvedali závoj na jižním oceánu. Poté, co se v roce 1994 vrátila ze své první plavby, začala se věnovat modelování, protože v té době nebylo dostatek údajů ke kvantifikaci účinků vzestupu, se kterým se setkala. Dnes to má na obě strany. Russell vede modelovací složku projektu SOCCOM a získává více dat, než o kterých kdy snila.
„Je to prostě skvělý čas být oceánografkou,“ říká, „i když na naší planetě provádíme tento opravdu děsivý geofyzikální experiment.“
Největší závod na zachycování uhlíku ve Spojeném království, jehož cílem je každoročně recyklovat 40 000 tun odpadního CO2, byl otevřen.Píše server bbc.com.Závod Tata Chemicals Europe (TCE) v Northwichi, Cheshire, bude jako první na světě čistit a zkapalňovat oxid uhličitý jako surovinu pro výrobu sody bikarbonátu.
Firma získala na projekt vládní grant ve výši 4,2 milionu liber.
Mluvčí TCE uvedl, že elektrárna je „klíčovým milníkem v závodě o splnění nulových čistých cílů Spojeného království“ do roku 2050.
Závod bude extrahovat CO2, který přispívá ke změně klimatu, a bude čištěn na potravinářskou a farmaceutickou kvalitu a použit jako surovina pro výrobu sody bikarbóny, známé jako Ecokark.
Foto: Tata Chemicals EuropeCílem projektu je pomoci odemknout budoucnost zachycování uhlíku ve Spojeném království.
Soda bikarbona se bude vyvážet do více než 60 zemí, přičemž většina se použije k léčbě lidí s onemocněním ledvin a zbytek se použije na čištění vody a na výrobu skla, detergentů, léčiv, potravin a krmiv pro zvířata.
Generální ředitel TCE Martin Ashcroft řekl, že projekt je „skvělým příkladem toho, jak podnikání a vláda společně čelily výzvě dekarbonizace energeticky náročné průmyslové výroby“.
Ministr obchodu a energetiky Kwasi Kwarteng řekl, že zařízení „ukazuje, jak zachycování uhlíku přitahuje nový soukromý kapitál do Spojeného království a podporuje nové inovace v zelených technologiích“.
„Jsme odhodláni učinit z Velké Británie světovou špičku v zachycování uhlíku, což nám pomůže snížit emise a bude klíčovou součástí budoucnosti britského průmyslu.“
Místní labouristický poslanec Mike Amesbury dodal, že výroba byla „klíčová pro tuto oblast již více než 150 let, takže je skvělé být součástí takového historického okamžiku“.
Další zařízení na zachycování uhlíku existují ve Spojeném království, zejména v elektrárně Drax v Selby v Severním Yorkshiru, která je schopna recyklovat tunu CO2 každý den.
Warning: Undefined array key "sssp-ad-overlay-priority" in /data/web/virtuals/326454/virtual/www/wp-content/plugins/seznam-ads/includes/class-seznam-ssp-automatic-insert.php on line 276
Foto: Katherine Stellingová, Oregonská státní univerzita / Tiskový zdroj
Foto: Pixabay
Foto: ZHANG GANLIN/Zdroj z tiskové zprávy vázaný k tomuto článku
Foto: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory
Foto: Národní laboratoř Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Kolumbijská univerzita
Foto: Zhenhua Xie/Brookhaven National Laboratory a Columbia University; Erwei Huang/Brookhaven National Laboratory
Foto: belkacemyabadene//Pixabay
Foto: keridjackson/Pixabay
Foto: ORCA/Climeworks
Foto: 12019/Pixabay
Foto: Tata Chemicals Europe
Foto: Tata Chemicals Europe